Search

Σπίτι > Νέα > Περιεχόμενο
Καλύτερη μπαταρίες ιόντων λιθίου, πώς λειτουργούν;
Dec 24, 2016

Μπαταρία έρευνα επικεντρώνεται σε balancingthree ανταγωνιστικών παραγόντων: απόδοση, διάρκεια ζωής και την ασφάλεια. Συνήθως, θα πρέπει να θυσιάσει έναν από αυτούς τους παράγοντες για να λάβετε κέρδη στις άλλες δύο. Αλλά για τα οχήματα likeelectric εφαρμογές, weand #39; δ πραγματικά ήθελα να δω τα τρία βελτιώθηκε.

Σε μια έρευνα που δημοσιεύθηκε πρόσφατα στοΦύση Energy, επιστήμονες απέδειξαν την ικανότητα να χρησιμοποιούν ένα μαγνητικό πεδίο για να στοιχίσετε γραφίτη νιφάδες εντός ηλεκτρόδια ως theyand #39; re κατασκευάζονται. Η ευθυγράμμιση δίνει ιόντα λιθίου μια σαφέστερη διαδρομή διέλευσης της μπαταρίας, οδηγώντας σε βελτιωμένη απόδοση.

Τα ηλεκτρόδια ιόντων λιθίου μπαταρίες αποτελούνται συχνά από γραφίτη, whichbalances χαρακτηριστικά όπως η υψηλή πυκνότητα ενέργειας με την μη τοξικότητα, ασφάλεια, και χαμηλό κόστος. Γραφίτη, που αποτελείται από φύλλα στοιβάζονται από άτομα άνθρακα, συχνά ενσωματώνεται σε αυτά τα ηλεκτρόδια με τη μορφή της νιφάδας-όπως σωματίδια.

Ενώ γραφίτη έχει πολλά πλεονεκτήματα, έχει ένα μειονέκτημα: περιορίζει την κυκλοφορία των lithiumions, η οποία είναι μια θεμελιώδης partofcharging και εκφόρτιση. Το lithiumionsare είναι μόνο σε θέση να κινηθεί εντός τα αεροπλάνα μεταξύ στοιβάζονται graphenesheets και συχνά έχουν tonavigate μια άκρως βασανιστική πορεία καθώς κινούνται κατά τη διάρκεια της φόρτισης και αποφόρτισης. Αυτή η αργή κίνηση μέσω theelectrodes παραμένει μια κρίσιμη πρόκληση για την ανάπτυξη των μπαταριών με βελτιωμένη απόδοση.

Οι συγγραφείς της Βίβλου νέα αιτιολογημένη ότι θα πρέπει να είναι δυνατόν να alignthe γραφίτη νιφάδες ώστε να παρέχουν μια πιο γραμμική πορεία για τα ιόντα να κυκλοφορούν εντός της μπαταρίας. Για να επιτευχθεί αυτό, theydecided να χρησιμοποιήσετε μαγνητικά πεδία. Υπήρχε μόνο ένα πρόβλημα: γραφίτης doesnand #39; t ανταποκριθεί έντονα μαγνητικά πεδία.

Για να επιλύσετε αυτό, οι επιστήμονες με επικάλυψη οι νιφάδες με σούπερ παραμαγνητικής οξείδιο σιδήρου νανοσωματίδια. Τις νιφάδες γραφίτη με επικάλυψη ήταν τότε ανασταλεί σε αιθανόλη. Αυτοί ομογενοποιημένο την αναστολή και πρόσθεσε μια μικρή ποσότητα ενός χημικού ντοσιέ (2 τοις εκατό από weightpoly (βινυλίου πυρρολιδόνης) που βοήθησε να διευκολύνει τη διαδικασία ευθυγράμμισης. Ένα σχετικά αραιό εναιώρημα ήταν neededto givethe νιφάδες αρκετό χώρο για να κινούνται κατά τη διάρκεια της ευθυγράμμισης.

Κατά τη διάρκεια της κατασκευής των ηλεκτροδίων, τα σωματίδια γραφίτη ήταν προσανατολισμένη χρησιμοποιώντας ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο στοίχιση κάθετα στο μέρος των τελών ανταλλαγής batterythatwould με το γραφίτη (που ονομάζεται ένα ρεύμα συλλέκτη). Οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι ένα μαγνητικό πεδίο τόσο χαμηλές όσο 100 mT ήταν ικανή να ευθυγραμμίζοντας τις νιφάδες. Για σύγκριση, η μαγνητική δύναμη είναι μεγαλύτερο από το μέσο ψυγείο μαγνήτη (1 ΜΤ), αλλά σημαντικά μικρότερο από ένα μαγνήτη MRI (1,5 T). Ως ένα στοιχείο ελέγχου, προετοίμασαν επίσης αναφορά ηλεκτρόδια σε περίπτωση απουσίας του μαγνητικού πεδίου.

Μετά την κατασκευή, η ομάδα αξιολόγησε την ευθυγράμμιση των τις νιφάδες γραφίτη κατατίθεται υπό δύο όρους. Οπτική ανάλυση αποκάλυψε μια σαφή προσανατολισμό νιφάδες στα ηλεκτρόδια κατασκευασμένα υπό την επιρροή του μαγνητικού πεδίου. Οι νιφάδες ήταν γέρνει στο anangle 60 μοιρών πάνω από το επίπεδο του τρέχοντος ηλιακού συλλέκτη. Αντιθέτως, τις νιφάδες γραφίτη σε ηλεκτρόδια αναφοράς μειώθηκε ως επί το πλείστον παράλληλα με την τρέχουσα collector.

Στη συνέχεια, οι επιστήμονες πραγματοποιούνται μια σειρά από πειράματα για να αξιολογήσει την αλλαγή στη διαδρομή του λιθίου ionsneeded να πλοηγηθείτε. Συνολικά, είδαν ότι το μαγνητικό πεδίο μειώθηκε το tortuosity από τις διαδρομές μέσα από το ηλεκτρόδιο κατά συντελεστή 4, σε σύγκριση με τα ηλεκτρόδια αναφοράς.

Τέλος, αξιολόγησαν howthis επηρέασε την απόδοση της μπαταρίας, ελέγχοντας το ηλεκτρόδιο σε μια ρύθμιση παραμέτρων half-cell (σημαίνοντας didnand #39; t οικοδομήσουμε μια πλήρως φορτισμένη μπαταρία). Ρυθμούς φόρτισης πρακτικά, ευθυγράμμιση των τις νιφάδες γραφίτη αυξάνεται η χωρητικότητα λιθίου του ηλεκτροδίου από έναν παράγοντα μεταξύ 1,6 και 3.

Αυτή η έρευνα δείχνει ότι η χημεία δεν είναι το μόνο σημαντικό στοιχείο στο παιχνίδι στο σχεδιασμό μπαταριών — βελτιστοποίηση της αρχιτεκτονικής ηλεκτρόδιο μπορεί να βοηθήσει ώθηση καθώς και απόδοση της μπαταρίας. Μελλοντικές μελέτες θα πρέπει να προσδιορίσετε κλιμάκωσης αυτής της τεχνικής.


Σχετικές ειδήσεις